Yapay zekadan makale özeti
- Kısa
- Ayrıntılı
- Bu video, bir eğitmen tarafından sunulan işlemci tasarımı konulu eğitim dersidir. Eğitmen, ara sınavından çıkmış bir soruyu adım adım çözerek işlemci tasarımı sürecini anlatmaktadır.
- Videoda, sekiz tane özel buyruk kümesi olan bir işlemci tasarımı yapılmaktadır. İçerik, Harvard mimarisi kullanılarak sekiz bitlik işlem yapan bir işlemci tasarımı sürecini kapsamaktadır. Eğitmen, toplama, çıkarma, saklama, yükleme, değiş, tokuş, toparla ve dallanma gibi temel buyrukların nasıl gerçekleştirileceğini, gerekli donanım bileşenlerinin (aritmetik mantık birimi, yazmacılar, bellek, program sayacı) nasıl bağlanacağını ve denetim işaretlerinin nasıl hesaplanacağını detaylı olarak göstermektedir.
- Video boyunca eğitmen, izleyicilerden gelen sorulara yanıt vererek konuyu pekiştirmekte ve adres hesabı, bellek işlemleri, yazmaca yazma, bellekten okuma gibi temel işlemci fonksiyonlarını tablo şeklinde açıklamaktadır. Ayrıca, dörtlü karma işlemlerinin nasıl yapılacağı da adım adım gösterilmektedir.
- 00:08İşlemci Tasarım Sorusu Tanıtımı
- Videoda bir örnek işlemci tasarım sorusu çözülecek, bu soru ara sınavda çıkmış bir sorudur.
- Soruda sekiz farklı buyruk verilmiş olup, bu buyruklar hiçbir dünyada olan işlemcinin buyrukları değil, tamamen tasarruf amaçlı bir kümedir.
- Öğrenciden bu sekiz buyruğu hayata geçirecek bir işlemci tasarlaması istenmektedir.
- 00:55Buyruk Yapısı ve Özellikleri
- İşlemcinin buyruk yapısında en solda üç bitlik bir işlem kodu, üç bitlik iki kaynak yazmacı numarası, üç bitlik sonuç yazmacı numarası ve dört bitlik anlık değer bulunmaktadır.
- Tüm bu alanlar toplandığında bir buyruk onaltı bitlik olmaktadır.
- Tek bir buyruk türü kullanılmış olup, onaltı bitlik buyruk yapısı kasırganın ilk yaptığı işlemciye benzer.
- 01:46Buyruk Kümesi Detayları
- Buyruk kümesinde toplama işlemi için "y bir ile gösterilen yazmaçtaki değer ile y iki yazmacı ki değeri toplu sonucu sys ile gösterilen yazmaca yaz" buyruğu bulunmaktadır.
- Çıkarma işlemi için "y bir yazmacına sonucu yaz" buyruğu, saklama işlemi için "y iki ile anlık genişletilmiş halini topla" buyruğu bulunmaktadır.
- Değiş tokuş işlemi için "takas biriminden veri alıp belleğe yaz" ve "bellekten gelip takasa yaz" buyrukları bulunmaktadır.
- 04:59İşlemci Tasarım Gereksinimleri
- Sekiz bitlik işlem yapan bir işlemci tasarlanacak ve Harvard mimarisi kullanılacaktır.
- İşlemci için bir buyruk belleği, bir veri belleği, yazma çöbeği, iki girişi, iki kitap okuma girişi, bir yazma girişi, adres girişi, veri girişi, yazma denetimi ve saat gereklidir.
- Program sayacı yazmacı olacak ve hem sıfırla hem de işaretle genişletici olacak.
- 05:54Gerekli Birimler
- Aritmetik mantık birimi olacak, iki girişi ve değişken sayıda seçme girişi olacaktır.
- Aritmetik mantık biriminin bir sonuç çıkışı ve bir eşit çıkışı olacaktır.
- Takas birimi için veri girişi, okuma yazma denetimi ve veri çıkışı gereklidir.
- 06:30İşlemci Tasarımının İlk Adımları
- İlk olarak yazmaç birimi tasarlanmıştır.
- Aritmetik mantık birimi sadece toplama işlemi için tasarlanmıştır.
- Buyruk belleği program sayacının adres girişi ile bağlanmıştır.
- 07:48Program Sayıcı ve Adresleme
- Toplama işleminden sonra program sayacı dört artırılacaktır.
- Program sayacının boyutu onaltı bit olduğu için, buyrukların boyutu iki byte olduğu için program sayacı iki artacaktır.
- Eğer yirmi bitlik buyruklar kullanılsaydı ve dört bit adresleme yapılsaydı, program sayacı beş beş artardı.
- 10:12Toplama İşlemi
- Toplama işlemi için program sayacı iki arttırılıyor ve iki yazma numarası okunuyor.
- Y1 ve Y2 değerleri, buyrukta belirtilen üç bitlik işlem dışında, program sayacından gelen değerlerle eşleştiriliyor.
- Aritmetik mantık birimi toplama işlemi için ayarlanıyor ve sonuç yazmacına yazılıyor.
- 12:08Çıkarma İşlemi
- Çıkarma işlemi için de Y1 ve Y2 değerleri aynı okunuyor ve program sayacı iki arttırılıyor.
- Aritmetik mantık birimi çıkarma işlemi için ayarlanıyor ve sonuç yazmacına yazılıyor.
- Çıkarma işlemi için çoklayıcı kullanılıyor ve sonuç Y1 ile gösterilen yazmacına yazılıyor.
- 13:32Sakla Buyruğu
- Sakla buyruğu, bellek adresine Y2 ile anlığın genişletilmiş halini toplayıp, Y1 yazmacı değerini belleğe yazıyor.
- Bellek çiziliyor ve adres girişi aritmetik mantık biriminin çıkışıyla bağlanıyor.
- Anlık değer işaretle genişletiliyor ve Y2 ile toplanarak adres hesaplanıyor.
- 15:55Yükleme Buyruğu
- Yükleme buyruğu, işaretle genişletilmiş anlık değer ile Y2 toplanarak adres hesaplanıyor.
- Genişletici, sıfırla genişletilmiş adres için işaretle genişletiyor.
- Veri belleğinden veri çıkışı alınıp, Y1 yazmacına yazılıyor.
- 17:34Takas ve Tokuş Buyrukları
- Takas buyruğu, takastan alınan veriyi belleğe yazıyor ve takasa yaz denetimi var.
- Tokuş buyruğu, bellekten alınan değeri takasa yazıyor ve takasa yaz denetimi var.
- Takas dosyası, gerçek işlemcilerde olmasa da kendi tasarlanan işlemcide geçici saklama alanı olarak kullanılabilir.
- 20:10Toparla ve Dallan Buyrukları
- Toparla buyruğu, takastan gelen veriyle Y1'i toplayıp, S yazmacına yazıyor.
- Aritmetik mantık biriminin diğer girişine takastan gelen değer bağlanıyor.
- Dallan buyruğu, Y2, A ve Y1 değerlerini kullanıyor.
- 21:27Dallanma Buyruğu ve Program Sayacı
- Eğer y2 anlık sıfırla genişletilmiş anlıkla eşitse program sayacının y1 arttır, değilse y2 kadar arttırılması gerekiyor.
- Aritmetik mantık birimi çıkarma işlemi yapıldıktan sonra eşit çıkışı var ve sonuç eşitse sıfır çıkacak.
- Program sayacı dört çarpı çoklayıcı ile ayarlanarak bazen y1, bazen y2 artacak şekilde veri yolunu ayarladık.
- 23:08İşlemci Tasarımı ve Denetim İşaretleri
- İşlemcinin tasarımı tamamlandı ancak buyruk çıkışı için bir tablo yapılacak.
- Toplamda sekiz tane buyruk var: topla, çıkar, sakla, yükle, deyiş, tokuş, toparla ve dallan.
- Denetim işaretleri için ye (yazmaca yaz), g (genişletme), ts (takasa yaz), ty (sonucun kaynağı), iş (aritmetik mantık birimi işlemi), g1 (giriş 1), g2 (giriş 2), b (belleğe yaz), program sayacı ve bbk (belleğin veri kaynağı) olarak isimlendirildi.
- 25:11Buyruk Denetimleri
- Toplama buyruğu için yazmaca yazılacak, sonuç yazmacının değeri (sy) seçilecek, genişletici girişine önemi yok, takasa yaz için önemsenmeyen durum, sonucun kaynağı aritmetik mantık biriminden, g1 girişi ye1 değerini okumak amacıyla sıfıra ayarlanacak, g2 girişi y2'nin girişi için bir olacak, belleğe yaz için yazma, program sayacı iki artacak ve belleğin veri kaynağı yazma dosyasından gelecek.
- Çıkarma buyruğu için yazmaca yazılacak, sonuç yazmacının değeri (y1) seçilecek, genişletici girişine önemi yok, takasa yaz için önemsenmeyen durum, sonucun kaynağı aritmetik mantık biriminden, g1 girişi y1 yazmacının değerini seçecek, g2 girişi y2 yazmacının değerini seçecek, belleğe yaz için yazma, program sayacı iki artacak ve belleğin veri kaynağının önemi yok.
- Saklama buyruğu için yazmaca yazılacak, sonuç yazmacının değeri (yazılmayacak), sonucun kaynağının önemi yok, genişletici girişine önemi var (işaretle genişletecek), takasa yaz için önemsenmeyen durum, işlem toplama olacak.
- 30:08Adres Hesabı ve İşlem Ayarları
- Adres hesabı yapmak için G1 girişi anlık değer alacak şekilde ayarlanmalı, G2 girişine Y2 seçilmeli ve belleğe yazılacak.
- Program sayacı her buyrukta iki artacak ve bellekten okuma yapılacak.
- Adres hesabı yapıldıktan sonra takas seçilmeli ve sonuç yazmacına yazılacak.
- 33:20İşlem Kodları ve Denetim İşaretleri
- Toplama işlemi için G1'den Y1, G2'den takas seçilmeli ve belleğe yazılmayacak.
- Son buyrukta dallanma için yazmaca yazma, sonuç yazmacının önemi yok ve işlem çıkarma olacak.
- Eşit mi değil mi kontrolü için G1'den anlık değer, G2'den iki seçilmeli ve belleğe yazılmayacak.
- 35:09Denetim Tablosu ve Mantık Devresi Tasarımı
- Tüm denetim işaretleri üç bitlik işlem koduna bakıyor, ancak program sayacının denetimi belirlenirken dört girişlik karna yapılacak.
- Denetim tablosu işlemcinin içerisinde bir denetim kutusundan çıkıyor.
- Yazmaca yaz denetimi için a'nın değili, b'nin değeri artı a b c'nin değeri şeklinde denklem oluşturuluyor ve mantık devresi tasarlanıyor.